專利名稱：高溫揮發(fā)性熔鹽Raman光譜測量用封閉樣品池及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于儀器分析技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及高溫揮發(fā)性熔鹽的Raman光譜測量技術(shù)。
技術(shù)背景高溫氟化物或氯化物熔鹽具有高溫性，腐蝕性，揮發(fā)性等特點，因此欲實現(xiàn)其熔鹽結(jié)構(gòu) 的Raman光譜測量需要采用特殊的材料和技術(shù)。國內(nèi)外針對于揮發(fā)性熔鹽的Raman光譜測 定已研制出幾種樣品池的形式，但都存在著缺點。
如圖4所示為一種用于高溫腐蝕性熔鹽Raman光譜研究的無窗試樣池，它是利用液體的 表面張力效應(yīng)而使熔鹽不流出樣品池；后來對該無窗樣品池進行了改進，在樣品池相同的平 面上添加了兩個更小直徑的孔，其方向垂直于主孔。兩個更小直徑的孔用于入射激光，而主孔用于Raman光的散射。如圖5所示為一種新的高溫揮發(fā)性熔體顯微Raman光譜測定用樣品池，其主要設(shè)計目的 是為了防止熔鹽揮發(fā)物對于光譜儀的損害。試樣置于一端封閉的細鉑管中，高溫熔體通過液 體的表面張力作用和鉑管的毛細作用保持在鉑金管內(nèi)而不會流出，這與上述"無窗"樣品池 的原理相類似；由于這種樣品池所配為鎳鉻-鎳鋁合金熱電偶，為了防止高溫熔體的腐蝕，將 其置于另一鉑管中，兩根鉑管緊密連接，外部套以石英管，整個樣品池置于一橫放熱臺中。上述樣品池的最大缺點在于由于研究熔鹽不可避^地向外界揮發(fā)，如果揮發(fā)物成分與 研究熔鹽不同，那么熔鹽的內(nèi)部組分就會發(fā)生改變，從而影響研究的準確度。發(fā)明內(nèi)容針對上述高溫揮發(fā)性熔鹽Raman光譜測量用樣品池存在的問題，本發(fā)明提供一種高溫揮 發(fā)性熔鹽Raman光譜測量用封閉樣品池及其使用方法，達到避免揮發(fā)物的逸出影響待測熔鹽 的成分，從而提高Raman光譜的測定精度的目的。本發(fā)明的高溫揮發(fā)性熔鹽Raman光譜測量用封閉樣品池由鉑坩堝、坩堝蓋、爐膛、爐膛 蓋、加熱鉬絲構(gòu)成，鉑坩堝置于具有爐膛蓋的爐膛內(nèi)，坩堝蓋具有凹槽，凹槽與鉑坩堝口配 合，加熱鉬絲纏繞在爐膛外壁上。爐膛底部敞開，爐膛蓋中心開孔。在鉑坩堝底部設(shè)有一環(huán)形墊，環(huán)形墊采用石英制造。'為了測量鉑坩堝溫度(即測量鉑坩堝內(nèi)熔鹽試樣溫度)，設(shè)置一熱電偶，熱電偶測溫端與 鉑坩堝底部接觸，熱電偶采用Pt-PtRhu)材料。3鉑坩堝、加熱鉑絲的制造材料均為金屬鉑，爐膛的制造材料選用剛玉，爐膛蓋的材料采 用不銹鋼，坩堝蓋的制造材料采用石英。采用上述的樣品池進行高溫揮發(fā)性熔鹽的Raman光譜測量的方法如下。將待分析試樣(如冰晶石及不同摩爾比的NaF-AlF3)裝入鉑坩堝內(nèi)后，在坩堝蓋與鉑坩 堝口之間縫隙處采用高溫快干水泥密封，從而使得熔鹽揮發(fā)物不會逸出，減少了樣品的不均 勻揮發(fā)引起的成分改變對于Raman光譜測定的影響。測量過程中，對加熱鉑絲提供電流將待分析試樣加熱至測量溫度，以熱電偶測量鉑坩堝 溫度，即測量鉑坩堝內(nèi)熔鹽試樣溫度。鉑坩堝內(nèi)部溫度梯度很小，坩堝蓋與熔鹽同處于高溫 區(qū)，上部揮發(fā)物不會冷凝于坩堝蓋下方，影響激光入射和Raman光散射。該樣品池配合上部進光式顯微激光Raman光譜儀使用，防止高溫揮發(fā)物對顯微鏡頭的影 響；由于顯微Raman光譜具有功率密度高的明顯特點，這使得在外光路系統(tǒng)中置入部分吸光 的透片也不會對光譜的采集效果產(chǎn)生明顯的影響。測量過程中，Raman光譜儀顯微鏡頭對準 爐膛蓋中心的孔，使激光入射進鉑坩堝內(nèi)熔鹽中。 .高溫快干水泥的配制方法如下。高溫快干水泥的氧化物粉料是A1203，粘結(jié)劑為磷酸二氫鎂飽和水溶液。 取粒度^.0mm的Al2O3粉末放入容器中，向容器中加入飽和磷酸二氫鎂水溶液，按質(zhì)量 百分比計，飽和磷酸二氫鎂溶液的量為厶1203粉末量的5 15%，攪拌，得到粘稠狀的膠凝材 料，即為高溫快干水泥。這種膠凝材料在高溫(900 1300°C)下能夠固化。本發(fā)明的高溫揮發(fā)性熔鹽Raman光譜測量用封閉樣品池，能夠用于高溫揮發(fā)性熔鹽如冰 晶石及不同摩爾比的NaF-AlF3熔鹽的Raman光譜分析，本發(fā)明方法能避免揮發(fā)物的逸出影 響待測熔鹽的成分，從而提高Raman光譜的測定精度。用于高溫(1015°C)冰晶石的Raman 光譜分析，Raman光譜信噪比很高，質(zhì)量很好，符合目前研究者公認的高溫冰晶石Raman光 譜。


圖1為本發(fā)明的高溫揮發(fā)性熔鹽Raman光譜測量用封閉樣品池結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為采用本發(fā)明封閉樣品池測定的1015'C冰晶石Raman光譜譜圖； 圖3為采用本發(fā)明封閉樣品池測定的不同摩爾比的NaF-AlF3熔鹽在不同溫度下的Raman 光譜譜圖，其中(a) 為NaF與A1F3的摩爾比為1 : 1的NaF-AlF3熔鹽在不同溫度下的Raman光譜譜圖，(b) 為NaF與A1F3的摩爾比為1.5 : 1的NaF-AlF3熔鹽在不同溫度下的Raman光譜譜圖，(c) 為NaF與A1F3的摩爾比為2 : 1的NaF-AlF3熔鹽在不同溫度下的Raman光譜譜圖，(d) 為NaF與A1F3的摩爾比為2. 5 : 1的NaF-AlF3熔鹽在不同溫度下的Raman光譜譜圖； 圖4為現(xiàn)有技術(shù)中一種用于高溫腐蝕性熔鹽Raman光譜研究的無窗試樣池；圖5為現(xiàn)有技術(shù)中一種用于高溫腐蝕性熔鹽Raman光譜研究的試樣池。 圖中l(wèi)爐膛蓋，2加熱鉑絲，3高溫快干水泥，4爐膛，5熱電偶，6環(huán)形墊，7熔鹽試 樣，8鉑坩堝，9坩堝蓋，0 Raman光譜儀顯微鏡頭，11石墨樣品池，12入射激光，13Raman 散射光，14石英管，15裝樣鉑管，16置偶鉑管。 .具體實施方式
如圖1所示，本發(fā)明的高溫揮發(fā)性熔鹽Raman光譜測量用封閉樣品池由鉑坩堝8、坩堝 蓋9、爐膛4、爐膛蓋l、加熱鉑絲2構(gòu)成，鉑坩堝8置于具有爐膛蓋1的爐膛4內(nèi)，坩堝蓋 9具有凹槽，凹槽與鉑坩堝口配合，加熱鉑絲2纏繞在爐膛外壁上。爐膛4底部敞開，爐膛 蓋1中心開孔。在鉑坩堝8底部加一環(huán)形墊6，環(huán)形墊6采用石英制造。為了測量鉑坩堝溫度(即測量鉑坩堝內(nèi)熔鹽試樣溫度)，設(shè)置一熱電偶5，熱電偶5測溫 端與鉑坩堝8底部接觸，熱電偶10采用Pt-PtRhuj材料。鉑坩堝8、加熱鉑絲2的制造材料均為金屬鉑，爐膛4的制造材料選用剛玉，爐膛蓋1 的材料采用不銹鋼，坩堝蓋9的制造材料采用石英。測量過程中，Raman光譜儀顯微鏡頭IO對準爐膛蓋1中心的孔，使激光入射進鉑坩堝8 內(nèi)的熔鹽7中。 實施例l采用上述的樣品池進行高溫揮發(fā)性熔鹽的Raman光譜測量的方法如下。將待分析試樣冰晶石(Na3AlF6)裝入鉑坩堝內(nèi)后，在坩堝蓋與鉑坩堝口之間縫隙處采用 高溫快干水泥密封，從而使得熔鹽揮發(fā)物不會逸出，減少了樣品的不均勻揮發(fā)引起的成分改 變對于Raman光譜測定的影響。測量過程中，對加熱鉑絲提供電流，將待分析試樣加熱至測量溫度1015 ，以熱電偶測 量鉑坩堝溫度，即測量鉑坩堝內(nèi)熔鹽試樣溫度。鉑坩堝內(nèi)部溫度梯度很小，坩堝蓋與熔鹽同 處于高溫區(qū)，上部揮發(fā)物不會冷凝于坩堝蓋下方，影響激光入射和Raman光散射。該樣品池配合Horiba Jobin Y，von公司的HR800型顯微激光Raman光譜儀使用，防止高 溫揮發(fā)物對顯微鏡頭的影響；由于顯微Raman光譜具有功率密度高的明顯特點，這使得在外 光路系統(tǒng)中置入部分吸光的透 也不會對光譜的采集效果產(chǎn)生明顯的影響。測量過程中，Raman光譜儀顯微鏡頭對準爐膛蓋中心的孔，使激光入射進鉑坩堝內(nèi)熔鹽中。，所采用的入射 激光波長為325nm。
高溫快干水泥的配制方法如下。
高溫快干水泥的氧化物粉料是A1203，粘結(jié)劑為磷酸二氫鎂飽和水溶液。
取粒度^1.0mm的Al2O3粉末放入容器中，向容器中加入飽和磷酸二氫鎂水溶液，按質(zhì)量 百分比計，飽和磷酸二氫鎂溶液的量為Al2Cb粉末量的10%，攪拌，得到粘稠狀的膠凝材料， 即為高溫快干水泥。這種膠凝材料在高溫(900 1300°C)下能夠固化。
采用本發(fā)明的高溫揮發(fā)性熔鹽Raman光譜測量用封閉樣品池進行1015'C下冰晶石 (Na3AlF6)的Raman光譜測定，譜圖如圖2所示
圖2所示Raman光譜信噪比很高，質(zhì)量很好。在波數(shù)為555cm—1處，有一個十分強烈的 Raman峰，波數(shù)為622cm"附近有一峰以555cm"處強峰的肩峰存在，在210 cm: 322cm-1, 345cnT1， 760cm'1附近都有Raman信號存在，符合目前研究者公認的高溫冰晶石Raman光譜。 實施例2
采用本發(fā)明的樣品池進行高溫揮發(fā)性熔鹽的Raman光譜測量的方法如下。
將待分析試樣(NaF與A1F3摩爾比為1 : 1的NaF-AlF3混合物)裝入鉑坩堝內(nèi)后，在坩 堝蓋與鉑坩堝口之間縫隙處采用高溫快干水泥密封。
測量過程中，對加熱鉑絲提供電流，將待分析試樣依次加熱至測量溫度94rC、 981°C、 1024°C，以熱電偶測量鉑坩堝溫度，即測量鉑坩堝內(nèi)熔鹽試樣溫度。
該樣品池配合Horiba Jobin Y'von公司的HR800型顯微激光Raman光譜儀使用。測量過 程中，Raman光譜儀顯微鏡頭對準爐膛蓋中心的孔，使激光入射進鉑坩堝內(nèi)格鹽中。所采用 的入射激光波長為325nm。
高溫快干水泥的配制方法如下。
取粒度^1.0mm的Al2O3粉末放入容器中，向容器中加入飽和磷酸二氫鎂水溶液，按質(zhì)量 百分比計，飽和磷酸二氫鎂溶液的量為八1203粉末量的5%，攪拌，得到粘稠狀的膠凝材料， 即為高溫快干水泥。
Raman光譜譜圖如圖3 (a)所示。 實施例3
采用本發(fā)明的樣品池進行髙溫揮發(fā)性熔鹽的Raman光譜測量的方法如下。 將待分析試樣(NaF與Aff3摩爾比為1.5 : 1的NaF-AUV混合物)裝入鉑坩堝內(nèi)后，在 坩堝蓋與鉑坩堝口之間縫隙處采用高溫快干水泥密封。
測量過程中，對加熱鉑絲提供電流，將待分析試樣依次加熱至測量溫度942'C、 98rC、1024°C，以熱電偶測量鉑坩堝溫度，即測量鉑坩堝內(nèi)熔鹽試樣溫度。
該樣品池配合Horiba Jobin Y'von公司的HR800型顯微激光Raman光譜儀使用。測量過 程中，Raman光譜儀顯微鏡頭對準爐膛蓋中心的孔，使激光入射進鉑坩堝內(nèi)熔鹽中。所采用 的入射激光波長為325nm。
高溫快干水泥的配制方法如下。
取粒度2.0mm的Al2O3粉末放入容器中，向容器中加入飽和磷酸二氫鎂水溶液，按質(zhì)量 百分比計，飽和磷酸二氫鎂溶液的量為八1203粉末量的15%，攪拌，得到粘稠狀的膠凝材料， 即為高溫快干水泥。
Raman光譜譜圖如圖3 (b)所示。 實施例4
采用本發(fā)明的樣品池進行高溫揮發(fā)性熔鹽的Raman光譜測量的方法如下。
將待分析試樣(NaF與A1F3摩爾比為2 : 1的NaF-AlF3混合物)裝入鉑坩堝內(nèi)后，在坩 堝蓋與鉑柑堝口之間縫隙處采用高溫快干水泥密封。
測量過程中，對加熱鉑絲提供電流，將待分析試樣依次加熱至測量溫度942'C、 98rC、 1024°C，以熱電偶測量鉑坩堝溫度，即測量鉑坩堝內(nèi)熔鹽試樣溫度。
該樣品池配合Horiba Jobin Y'von公司的HR800型顯微激光Raman光譜儀使用。測量過 程中，Raman光譜儀顯微鏡頭對準爐膛蓋中心的孔，使激光入射進鉑坩堝內(nèi)熔鹽中。所采用 的入射激光波長為325nm。
高溫快干水泥的配制方法如下。
取粒度Sl.0mm的Al203粉末放入容器中，向容器中加入飽和磷酸二氫鎂水溶液，按質(zhì)量 百分比計，飽和磷酸二氫鎂溶液的量為Ak03粉末量的10%,攪拌，得到粘稠狀的膠凝材料， 即為高溫快干水泥。
Raman光譜譜圖如圖3 (c)所示。 實施例5
采用本發(fā)明的樣品池進行高溫揮發(fā)性熔鹽的Raman光譜測量的方法如下。
將待分析試樣(NaF與A1F3摩爾比為2. 5 : 1的NaF-AlF3混合物)裝入鉑坩堝內(nèi)后，在 坩堝蓋與鉑坩堝口之間縫隙處采用高溫快干水泥密封。
測量過程中，對加熱鉑絲提供電流，將待分析試樣依次加熱至測量溫度942'C、 98rC、 1024'C，以熱電偶測量鉑坩堝溫度，即測量鉑坩堝內(nèi)熔鹽試樣溫度。
該樣品池配合Horiba Jobin Y'von公司的HR800型顯微激光Raman光譜儀使用。測量過 程中，Raman光譜儀顯微鏡頭對準爐膛蓋中心的孔，使激光入射進鉑坩堝內(nèi)熔鹽中。所采用
7的入射激光波長為325nm。
高溫快干水泥的配制方法如下。
取粒度5l.0mm的Al2O3粉末放入容器中，向容器中加入飽和磷酸二氫鎂水溶液，按質(zhì)量 百分比計，飽和磷酸二氫鎂溶液的量為八1203粉末量的8%，攪拌，得到粘稠狀的膠凝材料， 即為高溫快干水泥。
Raman光譜譜圖如圖3 (d)所示。
權(quán)利要求
1、一種高溫揮發(fā)性熔鹽Raman光譜測量用封閉樣品池，其特征在于由鉑坩堝、坩堝蓋、爐膛、爐膛蓋和加熱鉑絲構(gòu)成，鉑坩堝置于具有爐膛蓋的爐膛內(nèi)，坩堝蓋具有凹槽，凹槽與鉑坩堝口配合，加熱鉑絲纏繞在爐膛外壁上，爐膛底部敞開，爐膛蓋中心開孔。
2、 按照權(quán)利要求1所述的高溫揮發(fā)性熔鹽Raman光譜測量用封閉樣品池，其特征在于 鉑坩堝、加熱鉑絲的制造材料均為金屬鉑，爐膛的制造材料選用剛玉，爐膛蓋的材料采用不 銹鋼，坩堝蓋的制造材料采用石英。
3、 按照權(quán)利要求1所述的高溫揮發(fā)性熔鹽Raman光譜測量用封閉樣品池，其特征在于 在鉑坩堝底部設(shè)有一環(huán)形墊。
4、 按照權(quán)利要求3所述的高溫揮發(fā)性熔鹽Raman光譜測量用封閉樣品池，其特征在于 環(huán)形墊采用石英制造。
5、 按照權(quán)利要求1所述的高溫揮發(fā)性熔鹽Raman光譜測量用封閉樣品池，其特征在于 設(shè)置有一熱電偶，熱電偶測溫端與鉑坩堝底部接觸。
6、 按照權(quán)利要求5所述的高溫揮發(fā)性熔鹽Raman光譜測量用封閉樣品池，其特征在于 熱電偶采用Pt-PtRhu)材料。
7、 權(quán)利要求1所述的高溫揮發(fā)性熔鹽Raman光譜測量用封閉樣品池的使用方法，其特 征在于將待分析試樣裝入鉑坩堝內(nèi)后，在坩堝蓋與鉑坩堝口之間縫隙處采用高溫快干水泥 密封，測量過程中，對加熱鉑絲提供電流將待分析試樣加熱至測量溫度，以熱電偶測量鉑坩 堝溫度，即測量鉑坩堝內(nèi)熔鹽試樣溫度，該樣品池配合上部進光式顯微激光Raman光譜儀使 用，Raman光譜儀顯微鏡頭對準爐膛蓋中心的孔，使激光入射進鉑坩堝內(nèi)的熔鹽中。
8、 按照權(quán)利要求7所述的高溫揮發(fā)性熔鹽Raman光譜測量用封閉樣品池的使用方法， 其特征在于所采用的入射激光波長為325nm。
9、 按照權(quán)利要求7所述的高溫揮發(fā)性熔鹽Raman光譜測量用封閉樣品池的使用方法， 其特征在于高溫快干水泥的配制方法為取粒度^1.0mm的Al2O3粉末放入容器中，向容器中 加入飽和磷酸二氫鎂水溶液，按質(zhì)量百分比計，飽和磷酸二氫鎂水溶液的量為A1203粉末量 的5 15%，攪拌，得到粘稠狀的膠凝材料。
全文摘要
一種高溫揮發(fā)性熔鹽Raman光譜測量用封閉樣品池及其使用方法，樣品池由鉑坩堝、坩堝蓋、爐膛、爐膛蓋和加熱鉑絲構(gòu)成。將待分析試樣裝入鉑坩堝內(nèi)后，在坩堝蓋與鉑坩堝口之間縫隙處采用高溫快干水泥密封，測量過程中，對加熱鉑絲提供電流將待分析試樣加熱至測量溫度，以熱電偶測量鉑坩堝溫度，該樣品池配合上部進光式顯微激光Raman光譜儀使用。本發(fā)明的高溫揮發(fā)性熔鹽Raman光譜測量用封閉樣品池，能夠用于高溫揮發(fā)性熔鹽如冰晶石及不同摩爾比的NaF-AlF₃熔鹽的Raman光譜分析，本發(fā)明方法能避免揮發(fā)物的逸出影響待測熔鹽的成分，從而提高Raman光譜的測定精度。
文檔編號G01N21/01GK101629899SQ20091001354
公開日2010年1月20日 申請日期2009年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月28日
發(fā)明者于亞鑫, 王兆文, 石忠寧, 胡憲偉, 高炳亮 申請人:東北大學(xué)